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USB/IrDA橋控制芯片STIr4200S

作者: 時(shí)間:2006-05-07 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏

摘要:從功能方塊圖、引腳說(shuō)明、幀格式、寄存器及其控制指令等幾個(gè)方面詳細介紹SigmaTel公司開(kāi)發(fā)的一款專(zhuān)用于USB與IrDA間橋接控制的新型ASIC:STIr4200S。

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/225733.htm

關(guān)鍵詞:紅外無(wú)線(xiàn)數據通信 USB IrDA STIr4200S

STIr4200S是SigmaTel公司開(kāi)發(fā)的一款專(zhuān)用于USB與IrDA間橋接控制的新型ASIC,采用低功耗CMOS設計,直接從USB口饋電,片內集成4K字節的FIFO緩沖,采用28腳SSOP封裝,IrDA數據傳輸率范圍從2.4 Kbps到4 Mbps,主要用于通過(guò)USB口實(shí)現紅外無(wú)線(xiàn)數據通信。

1 功能方塊圖

   功能方塊圖如 圖 1 所示,總的來(lái)說(shuō)STIr4200由兩個(gè)部分組成:USB控制器和數字紅外傳輸器。USB控制器向USB宿主機提供1個(gè)控制端點(diǎn)、1個(gè)批量數據輸入端點(diǎn)和1個(gè)批量數據輸出端點(diǎn)。數字紅外傳輸器由發(fā)送接口和接收接口組成,這兩個(gè)接口與模擬紅外收發(fā)器相連。

2 引腳描述

   STIr4200S引腳排列如 圖 2 所示。

   STIr4200S引腳說(shuō)明如 表 1 所列。

表1 STIr4200S引腳說(shuō)明

引腳號 信號名 類(lèi)型 描 述 引腳號 信號名 類(lèi)型 描 述
1 TXDIODE GND PWR TXDIODE供電地 15 NC - 懸空
2 TXDIODE O 可選的LEXD激勵輸出 16 NC - 懸空
3 NC - 懸空 17 DPOS I-O USB接口(+)數據
4 NC - 懸空 18 VDA PWR USB傳輸器供電(+)
5 RXFAST I 從紅外模塊接收數據(快速模式) 19 UIN I/O 測試
6 TXDATA O 蔣數據傳送給紅外模塊 20 TST_CLK I 測試時(shí)鐘輸入
7 RXSLOW I 從紅外模塊接數據(慢速模式) 21 TSTD I/O 測試數據輸入、輸出
8 UOUT O SD/模式控制 22 TST_EN I 測試使能
9 DGND PWR 數字電源地 23 RESETZ I 主復位
10 VDD PWR 數字電源(+) 24 GNDD PWR 電源地
11 AGND PWR USB傳輸供電地 25 XTALI I 12MHz晶振輸入
12 DNEG I/O USB接口(-)數據 26 XTALO O 12MHz晶振輸出
13 NC - 懸空 27 NC - 懸空
14 NC - 懸空 28 NC - 懸空

3 指令說(shuō)明

   STIr4200S為用戶(hù)提供了一個(gè)指令集,允許通過(guò)USB驅動(dòng)程序讀寫(xiě)數字IR傳輸器的寄存器以及USB控制器的ROM,其指令集詳述如下。

   (1)寫(xiě)多個(gè)寄存器指令

   寫(xiě)多個(gè)寄存器指令可使用戶(hù)寫(xiě)數字IR傳輸器連續的多個(gè)寄存器,其指令格式如 表 2 所列。每一個(gè)寄存器長(cháng)為1字節,命令給出了讀寫(xiě)的第一個(gè)寄存器、連續讀寫(xiě)的寄存器數,以及寫(xiě)入數據所在的數據周期。

表2 寫(xiě)多個(gè)寄存器指令說(shuō)明

偏移量 字段名 長(cháng)度/字節 值(十六進(jìn)制) 描 述
0 BmRequestType 1 0x40 請求類(lèi)型
1 Brequest 1 0x00 寫(xiě)多個(gè)寄存器
2 Wvalue 2 未用  
4 Windex 2 0x0001-000f 欲寫(xiě)的第一個(gè)寄存器
6 Wlength 2 0x0001-0x000f 欲寫(xiě)的寄存器數

表3 寫(xiě)1個(gè)寄存器指令說(shuō)明

偏移量 字段名 長(cháng)度/字節 值(十六進(jìn)制) 描 述
0 BmRequestType 1 0x40 請求類(lèi)型
1 Brequest 1 0x03 寫(xiě)一個(gè)寄存器
2 Wvalue 2 LSB contains data 欲寫(xiě)入的數據
4 Windex 2 0x0001-000f 欲寫(xiě)的第一個(gè)寄存器
6 Wlength 2 未用  

表4 讀多個(gè)寄存器指令說(shuō)明

偏移量 字段名 長(cháng)度/字節 值(十六進(jìn)制) 描 述
  BmRequestType 1 0xc0 請求類(lèi)型
1 Brequest 1 0x01 讀多個(gè)寄存器
2 Wvalue 2 未用  
4 Windex 2 0x0001-000f 欲讀的第一個(gè)寄存器
6 Wlength 2 0x0001-0x000f 欲讀的寄存器數

表5 讀ROM指令說(shuō)明

偏移量 字段名 長(cháng)度/字節 值(十六進(jìn)制) 描 述
0 BmRequestType 1  0xc0 請求類(lèi)型
1 Brequest 1  0x02 讀ROM
2 Wvalue 2  未用  
4 Windex 2  0x0001-0x00ff ROM基地址
6 Wlength 2  0x01-0x0040 欲讀的ROM字節數(或=64字節)

   (2)寫(xiě)1個(gè)寄存器指令說(shuō)明,如 表 3 所列。

   (3)讀多個(gè)寄存器指令說(shuō)明,如 表 4 所列。

   (4)讀ROM指令說(shuō)明,如 表 5 所列。

   讀ROM指令可使DRIVER讀取USB控制器端點(diǎn)0中ROM,這主要是為了調試時(shí)用于驗證該ROM中的內容。每次最多可讀取64字節。

4 數字紅外傳輸器

   數字紅外傳輸器,從模擬紅外收發(fā)器接收數字輸入。主要由傳送調制器、接收解調器、FIFO、模擬傳輸部分及寄存器組組成,如 圖 3 所示??梢酝ㄟ^(guò)設置寄存器的值來(lái)實(shí)現對設備的操作,如調制模式、波特率、FIFO中幀的大小以及RX輸入方式等。其中FIFO的大小為4 K字節。

   由USB控制器送往TX調制器的數據必須組成IrLAP幀。一個(gè)IrLAP幀的格式 由以下幾部分組成。其中BOF為幀開(kāi)始標志,A為地址字段,C為控制字段,I 為信息字段,FCS為幀的CRC校驗碼,EOF為幀結束標志。

BOF A C I FCS EOF

   另外,FIFO中的內容發(fā)送給USB控制器以前,還必須在報文中加一個(gè)2字節的ID碼以及2 字節的幀大小。

5 幀格式

   為了標識紅外傳輸幀的邊界在幀格式中用到了一些特殊的字符,如 表 6 所列,當這些字符在數據區出現時(shí),就必須對它們進(jìn)行轉義表示。同時(shí),由于在傳輸過(guò)程中,USB批量數據輸入/輸出緩沖區的邊界可能和紅外傳輸幀的邊界不能對齊,因此,在幀格式中還定義了一個(gè)字符0x7D用于實(shí)際的幀邊界描述。另外,在FIR模式下引入了0x7F作為預同步字符。

5.1 SIR模式下的幀格式

   SIR模式下的傳輸率可以是2.4,9.6,19.2, 38.4,57.6及115.2 Kbps。幀格式如 圖 4、 圖 5 所示。

5.2 MIR模式下的幀格式

   MIR模式下傳輸率可以是576 Kbps和1.152 Mbps。幀格式如 圖 6 、圖 7 所示。

5.3 FIR模式下的幀格式

   FIR模式下的傳輸率為4 Mbps,幀格式如圖8、圖9所示。

6 寄存器設置

   在數字紅外傳輸器中共有16個(gè)寄存器,如 表 7 所列??梢栽O置數字紅外傳輸器的工作模式、波特率等,也可以通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)狀態(tài)寄存器來(lái)獲取其工作狀態(tài)。下面對除測試寄存器和DPLL寄存器以外的各寄存器的設置進(jìn)行詳細的說(shuō)明。測試寄存器和DPLL寄存器只用于廠(chǎng)家的調試。

表6 轉義字符說(shuō)明

傳輸模式 原始字符 在數據區的表示 作 用
SIR 0xC0 0x7D 0xE0 BOF(幀起始標識)
0xC10x7D 0xE1EOF(幀結束標識)
0x7D0x7D 0x5D實(shí)際的幀邊界標識
MIR0x7E0x7D 0x5EBOF(幀起始標識)
0x7E0x7D 0x5EEOF(幀結束標識)
0x7D0x7D 0x5D實(shí)際的幀邊界標識
FIR0x7F0x7D 0x5F傳輸幀預同步
0x7E0x7D 0x5EBOF(幀起始標識)
0x7E0x7D 0x5EEOF(幀結束標識)
0x7D0x7D 0x5D實(shí)際的幀邊界標識

表7 數字IR傳輸器中寄存器說(shuō)明

偏移量 描述 存取 位狀態(tài)
7 6 5 4 3 2 1 0
0 FIFO數據寄存器 讀寫(xiě) 保留
1 模式寄存器 讀寫(xiě) FIR MIR SIR ASK FASTRXEN FFRSTEN FFSPRST PDCLK
2 波特率寄存器 讀寫(xiě) PDCLK(7..0)
3 控制寄存器 讀寫(xiě) SDMODE RXSLOW DLOOP1 TXPWD RXPWD RXPWD TXPWR(1:0) SRESET
4 靈敏度寄存器   RXDSNS(2:0) BSTUFF R/W SPWIDTH R/W ID(2) RO ID(1) RO ID(0) RO
5 狀態(tài)寄存器   EPFRAME RO FFUNDER ROC FFOVER ROC FFDIR RO FFCLR WO FFEMPTY RO FFRXERR ROC FFTXERR ROC
6 FIFO計數寄存器(LSB) 只讀 FFCNT(7..0)
7 FIFO主數寄存器(MSB) 只讀 0 0 0 FFCNT(12:8)
8 DPLL調節寄存器 只讀 DPCNT(5:0) LONGP(1:0)
9 IRDIG初始寄存器 讀寫(xiě) RXHIGH TXLOW 保留 保留 保留 保留 保留 保留
10 保留 讀寫(xiě) 保留
11 保留 讀寫(xiě) 保留
12 保留 讀寫(xiě) 保留
13 保留 讀寫(xiě) 保留
14 保留 讀寫(xiě) 保留
15 測試寄存器 讀寫(xiě) PLLDWN LOOPIR LOOPUSB TSTENA TSTOSC(3:0)

表8模式寄存器設置說(shuō)明

位址 助記符 操作 功 能
7 FIR 讀寫(xiě) 將紅外調制器設為快速模式
6 MIR 讀寫(xiě) 將紅外調制器設為中速模式
5 SIR 讀寫(xiě) 將紅外調制器設為慢速模式
4 ASK 讀寫(xiě) 將紅外調制器設為相移鍵控模式
3 FASTRXEN 讀寫(xiě) 同時(shí)讀寫(xiě)FIFO使能
2 FFRSTEN 讀寫(xiě) 在FIR模式中使FIFO接收移位寄存器自動(dòng)復位
1 FFSPRST 讀寫(xiě) 手動(dòng)復位FIFO移位寄存器
0 PDCLK(8) 讀寫(xiě) 波特率寄存器的最高位

表9 波特率寄存器設置說(shuō)明

傳輸模式 波特率/kbps 模式寄存器 波特率寄存器
FIR 4000.0 0x80 0x20
MIR 1152 0x40 0x01
576 0x40 0x03
SIR 115.2 0x20 0x09
57.6 0x20 0x13
38.4 0x20 0x1D
19.2 0x20 0x3B
9.6 0x20 0x77
2.4 0x21 0xDF

表10 靈敏度寄存器設置說(shuō)明

位址 助記符 操作 功 能
7-5 RXDSN(2:0) 讀寫(xiě) 用于設置DRS解調器的靈敏度
FIR MIR SIR
000 1 1 4
001 2 2 8
010 3 3 12
011 4 4 16
100 5 5 20
101 非法 6 24
110 非法 7 28
111 非法 非法 非法
4 BSTUFF 讀寫(xiě) 為MIR模式阻塞IRDA數據
3 SPWIDTH 讀寫(xiě) 為0時(shí),SIR傳輸脈沖寬度為1.6us;為1時(shí),為0.3us
2-0 ID(2:0) 讀寫(xiě) 芯片的版本號

表11 狀態(tài)寄存器設置說(shuō)明

位址 助記符 操作 功 能
7 EOFRAME 只讀 指示整個(gè)幀已完全裝入FIFO
6 FFUNDER 只讀 FIFO underrun error
5 FFOVE 只讀 FIFO overrun error
4 FFDIR 只讀 為1時(shí),FIFO處于傳送模式:為0時(shí),處于接收模式
3 FFCLR 只寫(xiě) 為1時(shí),清空FIFO,將其指針置0位。進(jìn)行FIFO操作時(shí),必須置0
2 FFEMPTY 只讀 為1時(shí),FIFO中無(wú)數據
1 FFRXERR 只讀 為1時(shí),表明當紅外接收寫(xiě)FIFO時(shí)出錯
0 FFTXERR 只讀 為1時(shí),表明FIFO寫(xiě)紅外傳送器時(shí)出錯

表12 IRDIG初始寄存器設置說(shuō)明

位址 助記符 操作 功 能
7 RXHIGH 讀寫(xiě) 設為1時(shí),將反轉RXFAST和RXSLOW腳的數據的極性
6 TXLOW 讀寫(xiě) 設為1時(shí),將反轉TXDATA腳的數據極性
5-0 保留 讀寫(xiě) 未寫(xiě)

   (1)FIFO數據寄存器

   默認設置為0x00,用于USB接口進(jìn)入FIFO中的數據,但這個(gè)寄存器很少使用。因為一般情況下,USB可通過(guò)Bulk read/write指令來(lái)對FIFO進(jìn)行操作。

   (2)模式寄存器

   默認狀態(tài)為0x20。設置說(shuō)明如 表 8 所列。

   (3)波特率寄存器

   這個(gè)8位寄存器全為PDCLK位,默認值為0x77。 表 9 通過(guò)設置模式寄存器、波特率寄存器來(lái)設置IrDA的傳輸模式。

   (4)控制寄存器

   默認值為0x00。bit7為SDMODE位,只有當STIr4200S連接到TEMIC類(lèi)型的紅外傳輸器時(shí),才使用此位,用于將紅外傳輸器設置成省電狀態(tài)。bit6為RXSLOW位,設為1時(shí),采用RXSLOW接收輸入信號;設為0時(shí),采用RXFAST接收輸入信號。bit5為DLOOP1位,當設為1時(shí),表示將紅外傳送器與紅外接收器相連,此位不能用于STIr4200S集成解決方案。bit4為T(mén)XPWD位,當設為1時(shí),將停止紅外調制器供電。bit3為RXPWD位,設為1時(shí),表示停止紅外解調器供電。bit2~1為T(mén)XPWR(1:0)位,用以設置內部下拉電阻控制傳輸二極管的電流:00表示設成最大電流,01表示為中高電流,10將設置成中低電流,11為最小電流。bit0為SRESET位,設成1時(shí),將對紅外調制解調器進(jìn)行復位。

   (5)靈敏度寄存器

   默認值為0x26,具體設置規則如 表 10 所列。

   (6)狀態(tài)寄存器

   默認值為0x14,設置說(shuō)明如 表 11 所列。

   (7)IRDIG 初始寄存器

   IRDIG主要用于設置紅外傳輸器與前端紅外模擬收發(fā)器連接的引腳極性,設置說(shuō)明如 表 12所列。

結束語(yǔ)

   本文介紹了一款USB/IrDA橋控制芯片STIr4200S的原理和結構。在該芯片內部集成了USB和IrDA之間的協(xié)議轉換功能,通信協(xié)議完全符合USB1.1 spec 和IrDA spec,通信速度可達4 Mbps。



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